KR20180013720A - 기어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 외통(110)과, 상기 외통(110) 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축(RAX) 주위로 상기 외통(110)에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재(120)와, 상기 외통(110)과 상기 내부 부재(120) 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링(130)과, 상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링(130)과 협동하여, 상기 회전축(RAX)을 정하는 제2 주 베어링(140)을 구비하는 기어 장치(100)를 개시한다. 상기 제1 주 베어링(130)의 하중 작용선(FLL)이 상기 회전축(RAX)에 교차하는 제1 교점(FIP)과 상기 제2 주 베어링(140)의 하중 작용선(SLL)이 상기 회전축(RAX)에 교차하는 제2 교점(SIP) 사이의 거리는, 소정의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정된다.

Description

기어 장치{GEAR DEVICE}
본 발명은 강건한 구조를 갖는 기어 장치에 관한 것이다.
산업용 로봇이나 공작 기계라는 다양한 기술 분야에 있어서, 기어 장치가 사용되고 있다(일본의 특허 공개 제2016-109264호 공보를 참조). 기어 장치는, 외통과, 캐리어와, 주 베어링을 구비한다. 외통은 캐리어를 둘러싼다. 주 베어링은 외통과 캐리어 사이에 형성된 환상 공간에 배치되고, 회전축을 정한다. 캐리어는, 회전축 주위로 외통에 대하여 상대적으로 회전한다.
상기 공보에 있어서의 주 베어링은, 기어 장치에 가해지는 하중이 작용하는 방향을 정한다. 상기 공보에 있어서의 주 베어링은, 상술한 회전축에 대하여 경사진 하중 작용선을 정한다.
본 발명자들은, 하중 작용선과 기어 장치의 부품의 관계가, 기어 장치의 수명에 큰 영향을 주는 것을 알아내었다. 본 발명은 장수명의 기어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 국면에 관한 기어 장치는, 외통과, 상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와, 상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과, 상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비한다. 상기 제1 주 베어링의 하중 작용선이 상기 회전축에 교차하는 제1 교점과 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선이 상기 회전축에 교차하는 제2 교점 사이의 거리는, 이하의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정된다.
Figure pat00001
본 발명의 다른 국면에 관한 기어 장치는, 외통과, 상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와, 상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과, 상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비한다. 상기 외통은, 통 형상의 케이스와, 상기 케이스로부터 외측으로 돌출되는 환상의 플랜지부를 포함한다. 상기 제1 주 베어링의 하중 작용선 및 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선 각각은 상기 케이스와 상기 플랜지부를 연속적으로 통과한다.
본 발명의 또 다른 국면에 관한 기어 장치는, 외통과, 상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와, 상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과, 상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비한다. 상기 제1 주 베어링의 하중 작용선이 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선에 교차하는 교점은, 상기 회전축에 평행하며, 또한 상기 제1 주 베어링의 전동체의 중심과 상기 제2 주 베어링의 전동체의 중심을 연결하는 직선으로부터 소정의 거리만큼 이격된다. 상기 소정의 거리는, 이하의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정된다.
Figure pat00002
본 발명의 또 다른 국면에 관한 기어 장치는, 복수의 내치가 형성된 내주면을 포함하는 외통과, 상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와, 상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과, 상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비한다. 상기 내부 부재는, 상기 복수의 내치에 맞물리는 복수의 외치를 갖는 기어와, 상기 기어의 중심이 상기 회전축의 주위를 주회하도록, 상기 기어에 요동 회전을 부여하는 크랭크축 조립체와, 상기 크랭크축 조립체를 보유 지지하며, 또한 상기 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 캐리어를 포함한다. 상기 크랭크축 조립체는, 상기 캐리어에 의해 보유 지지되는 제1 저널과, 상기 제1 저널의 반대측에서 상기 캐리어에 의해 보유 지지되는 제2 저널과, 상기 제1 저널이 끼워넣어지는 제1 저널 베어링과, 상기 제2 저널이 끼워넣어지는 제2 저널 베어링을 포함한다. 상기 제1 주 베어링 및 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선은, 상기 회전축의 연장 설치 방향에 있어서 상기 제1 저널 베어링의 전동체 및 상기 제2 저널 베어링의 전동체의 외측을 통과한다.
상술한 기어 장치는 긴 수명을 가질 수 있다.
도 1은 예시적인 기어 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시되는 A-A 선을 따르는 기어 장치의 개략적인 단면도이다.
<제1 실시 형태>
본 발명자들은, 외통과 내부 부재 사이의 환상 공간에 끼워 넣어진 주 베어링의 하중 작용선이, 외통 또는 내부 부재의 회전축에 교차하는 교점의 위치가, 기어 장치의 수명에 영향을 미치는 것을 알아내었다. 제1 실시 형태에 있어서, 교점의 적절한 위치가 설명된다.
도 1은 예시적인 기어 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하여, 기어 장치(100)가 설명된다.
기어 장치(100)는 외통(110)과, 내부 부재(120)와, 제1 주 베어링(130)과, 제2 주 베어링(140)을 구비한다. 외통(110)은 전체적으로 원통형이다. 내부 부재(120)는 외통(110) 내에 부분적으로 수용된다. 대체적으로서, 내부 부재는 외통(110) 내에 전체적으로 수용되어도 된다.
제1 주 베어링(130)은, 외통(110)과 내부 부재(120) 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진다. 제1 주 베어링(130)과 마찬가지로, 제2 주 베어링(140)은, 외통(110)과 내부 부재(120) 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진다.
도 1은 회전축 RAX를 도시한다. 회전축 RAX는, 외통(110), 제1 주 베어링(130) 및 제2 주 베어링(140)의 중심축에 상당한다. 내부 부재(120)가 고정되어 있을 때, 외통(110)은, 회전축 RAX 주위로 회전한다. 외통(110)이 고정되어 있을 때, 내부 부재(120)는 회전축 RAX 주위로 회전한다. 제2 주 베어링(140)은 회전축 RAX의 연장 설치 방향에 있어서, 제1 주 베어링(130)으로부터 소정 거리만큼 이격되어 있다.
제1 주 베어링(130)은, 이너 레이스(131)와, 아우터 레이스(132)와, 복수의 전동체(133)(도 1은 2개의 전동체(133)를 도시한다)를 포함한다. 이너 레이스(131)는 내부 부재(120)에 맞닿는 내주면을 포함한다. 아우터 레이스(132)는 외통(110)에 맞닿는 외주면을 포함한다. 복수의 전동체(133)는 이너 레이스(131)와 아우터 레이스(132) 사이에서 환상으로 배치된다. 복수의 전동체(133) 각각은 이너 레이스(131)와 아우터 레이스(132) 사이에서 전동한다.
제2 주 베어링(140)은, 이너 레이스(141)와, 아우터 레이스(142)와, 복수의 전동체(143)(도 1은 2개의 전동체(143)를 도시한다)를 포함한다. 이너 레이스(141)는 내부 부재(120)에 맞닿는 내주면을 포함한다. 아우터 레이스(142)는 외통(110)에 맞닿는 외주면을 포함한다. 복수의 전동체(143)는 이너 레이스(141)와 아우터 레이스(142) 사이에서 환상으로 배치된다. 복수의 전동체(143) 각각은 이너 레이스(141)와 아우터 레이스(142) 사이에서 전동한다.
복수의 전동체(133) 각각은 대략 원뿔대이다. 복수의 전동체(133) 각각은 제1 단부면(134)과, 제2 단부면(135)과, 외주면(136)을 포함한다. 제1 단부면(134)은 제2 단부면(135)보다도 넓다. 제2 단부면(135)은, 제1 단부면(134)과 대략 동축이다. 제2 단부면(135)은 제1 단부면(134)보다도 회전축 RAX에 가깝다. 외주면(136)은, 이너 레이스(131)와 아우터 레이스(132)에 접촉한다.
복수의 전동체(143) 각각은 대략 원뿔대이다. 복수의 전동체(143) 각각은 제1 단부면(144)과, 제2 단부면(145)과, 외주면(146)을 포함한다. 제1 단부면(144)은 제2 단부면(145)보다도 넓다. 제2 단부면(145)은 제1 단부면(144)과 대략 동축이다. 제2 단부면(145)은 제1 단부면(144)보다도 회전축 RAX에 가깝다. 외주면(146)은 이너 레이스(141)와 아우터 레이스(142)에 접촉한다.
도 1은 복수의 전동체(133) 중 하나의 전동체(133)의 중심점 FCP를 도시한다. 중심점 FCP는 전동체(133)의 제1 단부면(134)과 제2 단부면(135)에 대략 직교하는 선분의 중점이면서 또한 전동체(133)의 전동축 상에 위치한다.
도 1은 복수의 전동체(143) 중 하나의 전동체(143)의 중심점 SCP를 나타낸다. 중심점 SCP는 전동체(143)의 제1 단부면(144)과 제2 단부면(145)에 대략 직교하는 선분의 중점이며 또한 전동체(143)의 전동축 상에 위치한다.
도 1은 전동체(133)의 전동축에 대하여 직각의 방향으로 연장되는 하중 작용선 FLL을 도시한다. 하중 작용선 FLL은, 중심점 FCP를 통과하여, 제1 교점 FIP에 있어서, 회전축 RAX와 교차한다.
도 1은 전동체(143)의 전동축에 대하여 직각의 방향으로 연장되는 하중 작용선 SLL을 도시한다. 하중 작용선 SLL은, 중심점 SCP를 통과하여, 제2 교점 SIP에 있어서, 회전축 RAX와 교차한다.
도 1은 회전축 RAX에 평행한 직선 SAX를 도시한다. 직선 SAX는 중심점 FCP, SCP를 통과한다. 본 실시 형태에 관해서, 제1 주 베어링(130)과 제2 주 베어링(140) 사이의 거리는, 직선 SAX 상의 중심점 FCP, SCP 사이의 거리로서 정의되어도 된다. 제1 주 베어링(130)과 회전축 RAX 사이의 거리는, 회전축 RAX부터 직선 SAX까지의 거리로서 정의되어도 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제2 교점 SIP는, 제1 교점 FIP로부터 충분히 이격되어 있으므로, 기어 장치(100)는 회전축 RAX를 구부러지도록 작용하는 외력에 대하여, 충분한 강건성을 가질 수 있다. 그 외에도, 제1 교점 FIP와 제2 교점 SIP 사이의 거리는, 과도하게 길지 않으므로, 제1 주 베어링(130) 및 제2 주 베어링(140)은, 액시얼 방향(회전축 RAX의 연장 설치 방향)으로 작용하는 힘과 레이디얼 방향(회전축 RAX에 직교하는 방향)으로 작용하는 힘을 적절하게 받아낼 수 있다. 제1 교점 FIP와 제2 교점 SIP 사이의 거리 IID는, 이하의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정된다.
Figure pat00003
<제2 실시 형태>
경량화의 관점에서, 외통은, 가능한 한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 얇은 외통은 변형되기 쉽다. 제2 실시 형태에 있어서, 하중 작용선과 외통의 형상 사이의 적절한 관계가 설명된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 외통(110)은, 대략 원통형의 케이스(111)와, 케이스(111)로부터 외측으로 돌출되는 환상의 플랜지부(112)를 포함한다. 케이스(111)는 제1 통부(113)와, 제2 통부(114)와, 제3 통부(115)를 포함한다. 제1 주 베어링(130)은 제1 통부(113)와 내부 부재(120) 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진다. 제2 주 베어링(140)은 제2 통부(114)와 내부 부재(120) 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진다. 제3 통부(115)는 제1 통부(113)와 제2 통부(114) 사이에 위치한다. 플랜지부(112)는 제3 통부(115)와 일체적으로 형성된다. 플랜지부(112) 및 제3 통부(115)는 회전축 RAX의 연장 설치 방향에 있어서, 제1 주 베어링(130)과 제2 주 베어링(140) 사이에 위치한다.
제1 주 베어링(130)의 하중 작용선 FLL은, 케이스(111) 및 플랜지부(112)를 연속적으로 통과한다. 즉, 하중 작용선 FLL은, 제1 통부(113)와 플랜지부(112) 사이의 단상의 공간을 가로 지르지 않는다. 따라서, 제1 통부(113)는 외측으로 변형되기 어렵다.
제2 주 베어링(140)의 하중 작용선 SLL은, 케이스(111) 및 플랜지부(112)를 연속적으로 통과한다. 즉, 하중 작용선 SLL은, 제2 통부(114)와 플랜지부(112) 사이의 단상의 공간을 가로지르지 않는다. 따라서, 제2 통부(114)는 외측으로 변형되기 어렵다.
도 1은 하중 작용선 FLL, SLL의 교점 ISP를 도시한다. 교점 ISP는, 플랜지부(112) 내에 위치한다. 하중 작용선 FLL의 연장 설치 방향으로 작용하는 외향의 힘 및 하중 작용선 SLL의 연장 설치 방향으로 작용하는 외향의 힘은, 교점 ISP에 있어서, 외향의 큰 합력이 되어 나타난다. 그러나, 외통(110)은, 플랜지부(112)의 형성 위치에 있어서 특이적으로 두꺼우므로, 외통(110)은, 외향의 큰 합력에 저항하여, 거의 변형되지 않는다.
기어 장치(100)를 설계하는 설계자는, 플랜지부(112) 내에 교점 ISP가 위치하도록, 외통(110)을 설계할 수 있다. 이 경우, 교점 ISP가, 직선 SAX로부터 과도하게 이격되어 있으면, 외통(110)은 지나치게 무거워진다. 한편, 교점 ISP가, 직선 SAX에 지나치게 가까우면, 외통(110)은 취약해지는 경우도 있다. 따라서, 교점 ISP와 직선 SAX 사이의 거리 BID는, 이하의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
Figure pat00004
상기한 부등식이 충족되면, 거리 BID의 값은 충분히 커진다. 큰 거리 BID는, 큰 접촉각을 의미하므로, 제1 주 베어링(130) 및 제2 주 베어링(140)은, 스러스트 베어링으로서의 높은 성능을 발휘할 수 있다. 따라서, 기어 장치(100)는 액시얼 방향(즉, 스러스트 방향)으로 작용하는 큰 힘(즉, 액시얼 하중 또는 스러스트 하중)을 받아낼 수 있다.
<제3 실시 형태>
내부 부재는, 다양한 부품으로 형성된다. 하중 작용선은, 내부 부재의 취약한 부위를 통과하지 않는 것이 바람직하다. 제3 실시 형태에 있어서, 하중 작용선과 내부 부재의 구조 사이의 적절한 관계가 설명된다.
도 2는, 도 1에 도시되는 A-A 선을 따르는 기어 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 기어 장치(100)가 설명된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 내부 부재(120)는 캐리어(200)와, 기어부(300)와, 3개의 크랭크축 조립체(400)(도 1은 3개의 크랭크축 조립체(400) 중 하나를 도시한다)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 외통(110)은, 복수의 내치 핀(116)을 포함한다. 케이스(111)는 캐리어(200), 기어부(300) 및 크랭크축 조립체(400)가 수용되는 대략 원통형의 내부 공간을 형성한다. 복수의 내치 핀(116)은, 케이스(111)(제3 통부(115))의 내주면을 따라 환상으로 배열되어, 내치환을 형성한다.
내치 핀(116) 각각은 회전축 RAX의 연장 방향으로 연장되는 원기둥상의 부재이다. 내치 핀(116) 각각은 케이스(111)의 내벽에 형성된 홈부에 끼워 넣어진다. 따라서, 내치 핀(116) 각각은 케이스(111)에 의해 적절하게 보유 지지된다.
복수의 내치 핀(116)은, 회전축 RAX 주위로 대략 일정 간격으로 배치된다. 내치 핀(116)의 각각의 반주면은, 케이스(111)의 내벽으로부터 회전축 RAX를 향하여 돌출된다. 따라서, 복수의 내치 핀(116)은, 기어부(300)와 맞물리는 복수의 내치로서 기능한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 캐리어(200)는 기초부(210)와, 단부판(220)을 포함한다. 캐리어(200)는 전체적으로 원통형이다. 기초부(210)는 제1 주 베어링(130)의 이너 레이스(131)에 의해 둘러싸인 원형 공간에 끼워 넣어진다. 단부판(220)은, 제2 주 베어링(140)의 이너 레이스(141)에 의해 둘러싸인 원형 공간에 끼워 넣어진다.
캐리어(200)는 회전축 RAX 주위로, 외통(110)에 대하여 상대적으로 회전할 수 있다. 캐리어(200)가 고정되면, 외통(110)은 회전축 RAX 주위로 회전한다. 외통(110)이 고정되면, 캐리어(200)는 회전축 RAX 주위로 회전한다.
기초부(210)는 기판부(211)(도 1을 참조)와, 3개의 샤프트부(212)(도 2를 참조)를 포함한다. 3개의 샤프트부(212) 각각은 기판부(211)로부터 단부판(220)을 향하여 연장된다. 단부판(220)은 3개의 샤프트부(212)의 각각의 선단면에 접속된다. 단부판(220)은 리머볼트, 위치 결정 핀이나 다른 적절한 고정 기술에 의해, 3개의 샤프트부(212) 각각의 선단면에 접속되어도 된다. 본 실시 형태의 원리는, 단부판(220)과 3개의 샤프트부(212) 각각의 사이의 특정한 접속 기술에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기어부(300)는 기판부(211)에 끼워 맞추는 제1 주 베어링(130)과 단부판(220)에 끼워 맞추는 제2 주 베어링(140) 사이에 배치된다. 3개의 샤프트부(212)는 기어부(300)를 관통하여, 단부판(220)에 접속된다.
기어부(300)는 2개의 기어(310, 320)를 포함한다. 기어(310)는 기판부(211)와 기어(320) 사이에 배치된다. 기어(320)는 단부판(220)과 기어(310) 사이에 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기어(310, 320) 각각은 복수의 내치 핀(116)에 맞물리는 복수의 외치(330)를 갖는다. 기어(310, 320)는 공통된 설계 도면에 기초하여 형성되어도 된다.
기어(310, 320)는 내치 핀(116)에 맞물리면서, 케이스(111) 내를 주회 이동(즉, 요동 회전)한다. 그 동안, 기어(310, 320)의 중심은 회전축 RAX 주위를 주회하게 된다. 외통(110)과 캐리어(200) 사이의 상대 회전은, 기어(310, 320)의 요동 회전에 의해 야기된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 3개의 크랭크축 조립체(400) 각각은 전달 기어(410)와, 크랭크축(420)과, 제1 저널 베어링(430)과, 제2 저널 베어링(440)과, 제1 크랭크 베어링(450)과, 제2 크랭크 베어링(460)을 포함한다. 제1 저널 베어링(430)은, 기판부(211)에 형성된 원형 구멍에 끼워 넣어진다. 제2 저널 베어링(440)은, 단부판(220)에 형성된 원형 구멍에 끼워 넣어진다. 제1 크랭크 베어링(450)은, 기어(310)에 형성된 원형 구멍에 끼워 넣어진다. 제2 크랭크 베어링(460)은, 기어(320)에 형성된 원형 구멍에 끼워 넣어진다.
전달 기어(410)는 모터라는 적절한 구동원(도시하지 않음)에 의해 생성된 구동력을 수취한다. 전달 기어(410)는 구동원에 직접적으로 접속되어도 된다. 대체적으로서, 전달 기어(410)는 구동력을 전달할 수 있는 다른 기구를 통하여, 구동력을 수취해도 된다(간접적인 접속). 본 실시 형태의 원리는, 전달 기어(410)와 구동원 사이의 특정한 접속 구조에 한정되지 않는다.
크랭크축(420)은, 제1 저널(421)과, 제2 저널(422)과, 제1 편심부(423)와, 제2 편심부(424)를 포함한다. 제1 저널(421)은, 캐리어(200)의 기판부(211)에 의해 둘러싸인다. 제2 저널(422)은, 캐리어(200)의 단부판(220)에 의해 둘러싸인다. 제1 저널(421)은, 제1 저널 베어링(430)에 끼워 넣어진다. 따라서, 제1 저널(421)은, 기판부(211)에 의해 보유 지지된다. 제2 저널(422)은 제2 저널 베어링(440)에 끼워 넣어진다. 따라서, 제2 저널(422)은 단부판(220)에 의해 보유 지지된다. 즉, 크랭크축 조립체(400)는 캐리어(200)에 의해 보유 지지된다.
제1 편심부(423)는 제1 크랭크 베어링(450)에 끼워 넣어진다. 기어(310)는 제1 크랭크 베어링(450)에 설치된다(도 2를 참조). 제2 편심부(424)는 제2 크랭크 베어링(460)에 끼워 넣어진다. 기어(310)와 마찬가지로, 기어(320)는 제2 크랭크 베어링(460)에 설치된다. 전달 기어(410)는 제2 저널(422)에 설치된다.
제1 편심부(423)는 제1 저널(421)과 제2 편심부(424) 사이에 위치한다. 제2 편심부(424)는 제2 저널(422)과 제1 편심부(423) 사이에 위치한다.
도 1은 전달축 TAX를 도시한다. 제1 저널(421)은, 전달축 TAX를 따라 연장된다. 제2 저널(422)은, 제1 저널(421)과는 반대측에서 전달축 TAX를 따라 연장된다. 제1 저널(421) 및 제2 저널(422)은, 전달축 TAX 주위로 회전한다. 제1 편심부(423) 및 제2 편심부(424) 각각은 원기둥상으로 형성된다. 제1 편심부(423) 및 제2 편심부(424) 각각은 전달축 TAX로부터 편심되어 있다. 기어(310, 320)와의 사이의 주회 위상차는, 제1 편심부(423) 및 제2 편심부(424)의 편심 방향의 차이에 의해 결정된다.
전달 기어(410)가 회전하면, 크랭크축(420)은 회전한다. 이 결과, 제1 편심부(423) 및 제2 편심부(424)는 편심 회전한다. 그 동안, 제1 크랭크 베어링(450)을 통하여 제1 편심부(423)에 접속된 기어(310)는 복수의 내치 핀(116)과 맞물리면서, 외통(110) 내에서 주회 이동할 수 있다. 마찬가지로, 제2 크랭크 베어링(460)을 통하여 제2 편심부(424)에 접속된 기어(320)는 복수의 내치 핀(116)과 맞물리면서, 외통(110) 내에서 주회 이동할 수 있다. 이 결과, 기어(310, 320) 각각은 외통(110) 내에서 요동 회전을 행할 수 있다.
외통(110)이 고정되어 있으면, 기어(310, 320)의 요동 회전 동안, 캐리어(200)는 외통(110) 내에서 회전한다. 캐리어(200)가 고정되어 있으면, 기어(310, 320)의 요동 회전 동안, 외통(110)은, 캐리어(200)의 외측에서 회전한다.
제1 저널 베어링(430)은, 이너 레이스(431)와, 아우터 레이스(432)와, 복수의 전동체(433)(도 1은 2개의 전동체(433)를 도시한다)를 포함한다. 이너 레이스(431)는 제1 저널(421)에 맞닿는 내주면을 포함한다. 아우터 레이스(432)는 기판부(211)에 맞닿는 외주면을 포함한다. 복수의 전동체(433)는 이너 레이스(431)와 아우터 레이스(432) 사이에 환상으로 배치된다. 복수의 전동체(433) 각각은 이너 레이스(431)와 아우터 레이스(432) 사이에서 전동한다.
제2 저널 베어링(440)은, 이너 레이스(441)와, 아우터 레이스(442)와, 복수의 전동체(443)(도 1은 2개의 전동체(443)를 도시한다)를 포함한다. 이너 레이스(441)는 제2 저널(422)에 맞닿는 내주면을 포함한다. 아우터 레이스(442)는 단부판(220)에 맞닿는 외주면을 포함한다. 복수의 전동체(443)는 이너 레이스(441)와 아우터 레이스(442) 사이에 환상으로 배치된다. 복수의 전동체(443) 각각은 이너 레이스(441)와 아우터 레이스(442) 사이에서 전동한다.
제1 저널 베어링(430)은, 기어(310, 320)의 요동 회전 동안, 큰 하중을 받으며, 또한 내부 부재(120)의 부품 중에서 비교적 취약하다. 하중 작용선 FLL은, 제1 저널 베어링(430)의 아우터 레이스(432) 및 전동체(433)의 외측을 통과한다. 즉, 하중 작용선 FLL은, 제1 저널(421)의 단부면과 기판부(211)의 단부면 사이에 형성된 공간을 통과하여, 아우터 레이스(432) 및 전동체(433)에 교차하지 않는다. 따라서, 제1 저널 베어링(430)은 파손되기 어렵다.
제2 저널 베어링(440)은, 기어(310, 320)의 요동 회전 동안, 큰 하중을 받으며, 또한 내부 부재(120)의 부품 중에서 비교적 취약하다. 하중 작용선 SLL은, 제2 저널 베어링(440)의 아우터 레이스(442) 및 전동체(443)의 외측을 통과한다. 즉, 하중 작용선 SLL은, 제2 저널 베어링(440)의 외측 단부면과, 제2 저널 베어링(440)과 제2 저널(422)의 단부면 사이에 설치된 전달 기어(410) 사이에 형성된 공간을 통과하여, 아우터 레이스(442) 및 전동체(443)에 교차하지 않는다. 따라서, 제2 저널 베어링(440)은 파손되기 어렵다.
상술한 다양한 실시 형태에 관련하여 설명된 설계 원리는, 다양한 기어 장치에 적용 가능하다. 예를 들어, 상술한 설계 원리는, 센터 크랭크 타입의 기어 장치에 적용되어도 된다.
상술한 다양한 실시 형태 중 하나에 관련하여 설명된 다양한 특징 중 일부가, 다른 또 하나의 실시 형태에 관련하여 설명된 기어 장치에 적용되어도 된다. 구체적으로는, 제1 교점 FIP와 제2 교점 SIP 사이의 거리 IID에 관한 특징(실시 형태 1), 하중 작용선 FLL, SLL이 케이스(111)와 플랜지부(112)를 연속적으로 통과하는 특징(실시 형태 2), 하중 작용선 FLL, SLL의 교점 ISP의 직선 SAX로부터의 거리에 관한 특징(실시 형태 2) 및 하중 작용선 FLL, SLL이 각각 제1 및 제2 저널 베어링(430, 440)의 전동체(433, 443)의 외측을 통과하는 특징(실시 형태 3)을 임의로 조합하여 기어 장치에 적용해도 된다.
또한, 상기 실시 형태를 개략적으로 설명하면, 이하와 같다.
제1 실시 형태에 관한 기어 장치는, 외통과, 상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와, 상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과, 상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비한다. 상기 제1 주 베어링의 하중 작용선이 상기 회전축에 교차하는 제1 교점과 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선이 상기 회전축에 교차하는 제2 교점 사이의 거리는, 이하의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정된다.
Figure pat00005
상기한 구성에 의하면, 제1 교점과 제2 교점 사이의 거리 IID는, 이하의 부등식을 만족시키므로, 제1 교점과 제2 교점 사이의 거리 IID의 값은, 충분히 커진다. 따라서, 기어 장치는, 회전축을 휘게 하도록 작용하는 외력에 대하여 높은 강건성을 가질 수 있다.
Figure pat00006
제1 교점과 제2 교점 사이의 거리 IID는, 이하의 부등식을 만족시키므로, 제1 교점과 제2 교점 사이의 거리 IID의 값은, 과도하게 커지지 않는다. 따라서, 과도하게 큰 부하는, 외통에 작용하지 않는다.
Figure pat00007
제2 실시 형태에 관한 기어 장치는, 외통과, 상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와, 상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과, 상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비한다. 상기 외통은, 통 형상의 케이스와, 상기 케이스로부터 외측으로 돌출되는 환상의 플랜지부를 포함한다. 상기 제1 주 베어링의 하중 작용선 및 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선 각각은 상기 케이스와 상기 플랜지부를 연속적으로 통과한다.
상기한 구성에 의하면, 제1 주 베어링의 하중 작용선 및 제2 주 베어링의 하중 작용선 각각은 케이스와 상기 플랜지부를 연속적으로 통과하므로, 제1 주 베어링 및 제2 주 베어링은, 실질적으로 높은 강성을 가질 수 있다.
상기한 구성에 있어서, 상기 제1 주 베어링의 하중 작용선과 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선의 교점은, 상기 플랜지부 내에 위치하고 있다.
상기 구성에 의하면, 2개의 하중 작용선의 교점은, 플랜지부 내에 위치하므로, 외통은, 플랜지부의 형성 위치에 있어서, 충분히 두껍다. 따라서, 외통은, 2개의 하중 작용선의 연장 설치 방향으로 작용하는 힘에 대하여 충분히 높은 강성을 가질 수 있다.
제2 실시 형태에 관한 기어 장치는, 외통과, 상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와, 상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과, 상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비한다. 상기 제1 주 베어링의 하중 작용선이 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선에 교차하는 교점은, 상기 회전축에 평행하며, 또한 상기 제1 주 베어링의 전동체의 중심과 상기 제2 주 베어링의 전동체의 중심을 연결하는 직선으로부터 소정의 거리만큼 이격된다. 상기 소정의 거리는, 이하의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정된다.
Figure pat00008
상기한 구성에 의하면, 교점부터 제1 주 베어링의 전동체의 중심과 제2 주 베어링의 전동체의 중심을 연결하는 직선까지의 거리 BID는, 이하의 부등식을 만족시키므로, 거리 BID의 값은, 충분히 커진다. 큰 거리 BID는, 큰 접촉각을 의미하므로, 제1 주 베어링 및 제2 주 베어링은, 스러스트 베어링으로서의 높은 성능을 발휘할 수 있다. 따라서, 기어 장치는, 액시얼 방향(즉, 스러스트 방향)으로 작용하는 큰 힘(즉, 액시얼 하중 또는 스러스트 하중)을 받아낼 수 있다.
Figure pat00009
거리 BID는, 이하의 부등식을 만족시키므로, 거리 BID의 값은, 과도하게 커지지 않는다. 따라서, 과도하게 큰 부하는, 외통에 작용하지 않는다.
Figure pat00010
제3 실시 형태에 관한 기어 장치는, 복수의 내치가 형성된 내주면을 포함하는 외통과, 상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와, 상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과, 상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비한다. 상기 내부 부재는, 상기 복수의 내치에 맞물리는 복수의 외치를 갖는 기어와, 상기 기어의 중심이 상기 회전축의 주위를 주회하도록, 상기 기어에 요동 회전을 부여하는 크랭크축 조립체와, 상기 크랭크축 조립체를 보유 지지하며, 또한 상기 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 캐리어를 포함한다. 상기 크랭크축 조립체는, 상기 캐리어에 의해 보유 지지되는 제1 저널과, 상기 제1 저널의 반대측에서 상기 캐리어에 의해 보유 지지되는 제2 저널과, 상기 제1 저널이 끼워넣어지는 제1 저널 베어링과, 상기 제2 저널이 끼워넣어지는 제2 저널 베어링을 포함한다. 상기 제1 주 베어링 및 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선은, 상기 회전축의 연장 설치 방향에 있어서 상기 제1 저널 베어링의 전동체 및 상기 제2 저널 베어링의 전동체의 외측을 통과한다.
상기한 구성에 의하면, 제1 주 베어링 및 제2 주 베어링의 하중 작용선은, 회전축의 연장 설치 방향에 있어서 제1 저널 베어링의 전동체 및 제2 저널 베어링의 전동체의 외측을 통과하므로, 제1 저널 베어링 및 제2 저널 베어링은, 과도하게 큰 부하를 받지 않는다.
상기한 구성에 관해서, 상기 제1 주 베어링 및 상기 제2 주 베어링의 상기 하중 작용선은, 상기 연장 설치 방향에 있어서 상기 제1 저널 베어링의 아우터 레이스 및 상기 제2 저널 베어링의 아우터 레이스의 외측을 통과하고 있다.
상기한 구성에 의하면, 제1 주 베어링 및 제2 주 베어링의 하중 작용선은, 회전축의 연장 설치 방향에 있어서 제1 저널 베어링의 아우터 레이스 및 제2 저널 베어링의 아우터 레이스의 외측을 통과하므로, 제1 저널 베어링 및 제2 저널 베어링은, 과도하게 큰 부하를 받지 않는다.

Claims (10)

  1. 외통과,
    상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와,
    상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과,
    상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비하고,
    상기 제1 주 베어링의 하중 작용선이 상기 회전축에 교차하는 제1 교점과 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선이 상기 회전축에 교차하는 제2 교점 사이의 거리는, 이하의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정되는, 기어 장치.
    Figure pat00011
  2. 제1항에 있어서, 상기 외통은, 통 형상의 케이스와, 상기 케이스로부터 외측으로 돌출되는 환상의 플랜지부를 포함하고,
    상기 제1 주 베어링의 하중 작용선 및 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선 각각은 상기 케이스와 상기 플랜지부를 연속적으로 통과하는, 기어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 2개의 하중 작용선의 교점은, 상기 플랜지부 내에 위치하는, 기어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 주 베어링의 하중 작용선이 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선에 교차하는 교점은, 상기 회전축에 평행하며, 또한 상기 제1 주 베어링의 전동체의 중심과 상기 제2 주 베어링의 전동체의 중심을 연결하는 직선으로부터 소정의 거리만큼 이격되고,
    상기 소정의 거리는, 이하의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정되는, 기어 장치.
    Figure pat00012
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외통은, 복수의 내치가 형성된 내주면을 포함하고,
    상기 내부 부재는, 상기 복수의 내치에 맞물리는 복수의 외치를 갖는 기어와, 상기 기어의 중심이 상기 회전축의 주위를 주회하도록, 상기 기어에 요동 회전을 부여하는 크랭크축 조립체와, 상기 크랭크축 조립체를 보유 지지하며, 또한 상기 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 캐리어를 포함하고,
    상기 크랭크축 조립체는, 상기 캐리어에 의해 보유 지지되는 제1 저널과, 상기 제1 저널의 반대측에서 상기 캐리어에 의해 보유 지지되는 제2 저널과, 상기 제1 저널이 끼워넣어지는 제1 저널 베어링과, 상기 제2 저널이 끼워넣어지는 제2 저널 베어링을 포함하고,
    상기 제1 주 베어링 및 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선은, 상기 회전축의 연장 설치 방향에 있어서 상기 제1 저널 베어링의 전동체 및 상기 제2 저널 베어링의 전동체의 외측을 통과하는, 기어 장치.
  6. 외통과,
    상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와,
    상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과,
    상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비하고,
    상기 외통은, 통 형상의 케이스와, 상기 케이스로부터 외측으로 돌출되는 환상의 플랜지부를 포함하고,
    상기 제1 주 베어링의 하중 작용선 및 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선 각각은 상기 케이스와 상기 플랜지부를 연속적으로 통과하는, 기어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 2개의 하중 작용선의 교점은, 상기 플랜지부 내에 위치하는, 기어 장치.
  8. 외통과,
    상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와,
    상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과,
    상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비하고,
    상기 제1 주 베어링의 하중 작용선이 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선에 교차하는 교점은, 상기 회전축에 평행하며, 또한 상기 제1 주 베어링의 전동체의 중심과 상기 제2 주 베어링의 전동체의 중심을 연결하는 직선으로부터 소정의 거리만큼 이격되고,
    상기 소정의 거리는, 이하의 부등식에 의해 표시되는 범위로 설정되는,
    기어 장치.
    Figure pat00013
  9. 복수의 내치가 형성된 내주면을 포함하는 외통과,
    상기 외통 내에 적어도 부분적으로 수용되고, 소정의 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 내부 부재와,
    상기 외통과 상기 내부 부재 사이에 형성된 환상 공간에 끼워 넣어진 제1 주 베어링과,
    상기 환상 공간에 끼워 넣어지고, 상기 제1 주 베어링과 협동하여, 상기 회전축을 정하는 제2 주 베어링을 구비하고,
    상기 내부 부재는, 상기 복수의 내치에 맞물리는 복수의 외치를 갖는 기어와, 상기 기어의 중심이 상기 회전축의 주위를 주회하도록, 상기 기어에 요동 회전을 부여하는 크랭크축 조립체와, 상기 크랭크축 조립체를 보유 지지하며, 또한 상기 회전축 주위로 상기 외통에 대하여 상대적으로 회전하는 캐리어를 포함하고,
    상기 크랭크축 조립체는, 상기 캐리어에 의해 보유 지지되는 제1 저널과, 상기 제1 저널의 반대측에서 상기 캐리어에 의해 보유 지지되는 제2 저널과, 상기 제1 저널이 끼워넣어지는 제1 저널 베어링과, 상기 제2 저널이 끼워넣어지는 제2 저널 베어링을 포함하고,
    상기 제1 주 베어링 및 상기 제2 주 베어링의 하중 작용선은, 상기 회전축의 연장 설치 방향에 있어서 상기 제1 저널 베어링의 전동체 및 상기 제2 저널 베어링의 전동체의 외측을 통과하는, 기어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 주 베어링 및 상기 제2 주 베어링의 상기 하중 작용선은, 상기 연장 설치 방향에 있어서 상기 제1 저널 베어링의 아우터 레이스 및 상기 제2 저널 베어링의 아우터 레이스의 외측을 통과하는, 기어 장치.
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